(57)【要約】  内視鏡装置は、先端側に湾曲部が設けられた挿入部と、湾曲部を電気的に湾曲駆動する湾曲駆動部と、挿入部の先端側の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、挿入部の先端側の屈曲情報に基づいて、屈曲した管状の体腔内に挿入された状態の挿入部の先端側が含まれる屈曲した屈曲平面を推定し、推定した屈曲平面の情報を利用して湾曲部を湾曲駆動する制御を行う湾曲制御部と、を具備する。
2011040104.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に湾曲自在の湾曲部が設けられた挿入部と、
前記湾曲部を電気的に湾曲駆動する湾曲駆動部と、
前記挿入部の先端側の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、
前記挿入形状検出部による前記挿入部の先端側の屈曲情報に基づいて、屈曲した管状体腔内に挿入された状態の前記挿入部の先端側が含まれる屈曲した屈曲平面を推定し、推定した屈曲平面の情報を利用して前記湾曲部を湾曲駆動する制御を行う湾曲制御部と、
を具備することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記湾曲制御部は、前記屈曲平面の情報を利用して前記湾曲部を前記屈曲平面に平行に湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
さらに、前記湾曲部における所定の湾曲方向を基準方位として検出する方位検出部を有し、
前記湾曲制御部は、推定した前記屈曲平面の情報と前記基準方位の情報に基づいて前記湾曲部を前記屈曲平面に平行に湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記湾曲制御部は、さらに前記挿入部の先端付近に、前記挿入部の軸方向を法線方向とする仮想平面を設定し、該仮想平面と前記屈曲平面との交差点を算出すると共に、該交差線が前記基準方位となす角度を算出することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記湾曲制御部は、前記湾曲部における現在の湾曲位置から前記角度の方向を、前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動方向に決定し、前記角度の方向に前記湾曲部を湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記湾曲制御部は、前記屈曲平面における前記挿入部の先端側の屈曲した屈曲方向と逆方向に前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記湾曲制御部は、前記屈曲平面が含まれる前記挿入部の先端側における該挿入部の長手方向に沿って取得した複数の座標に対しての主成分分析を実施して前記屈曲平面を推定することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記湾曲制御部は、前記屈曲平面が含まれる前記挿入部の先端側における該挿入部の長手方向に沿って取得した複数の座標に対しての主成分分析を実施して前記屈曲平面を推定することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記湾曲制御部は、前記屈曲平面が含まれる前記挿入部の先端側における該挿入部の長手方向に沿って取得した複数の座標に対しての主成分分析を実施して前記屈曲平面を推定することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記湾曲制御部は、前記屈曲平面における前記挿入部の先端側の屈曲した屈曲方向と逆方向に前記湾曲部を湾曲駆動することを特徴とする請求項９に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記挿入部の先端側には前記湾曲部の基端に第２の湾曲部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
前記湾曲制御部は、前記湾曲部の湾曲駆動の制御状態に追従するように前記第２の湾曲部を湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
湾曲自在の湾曲部が設けられた挿入部の先端側が管状体腔内における屈曲した屈曲形状に沿って挿入された際の前記挿入部の先端側を含む屈曲平面を推定する屈曲平面推定ステップと、
前記挿入部の先端付近に、前記挿入部の先端側の軸方向を法線方向とした仮想平面を設定する仮想平面設定ステップと、
前記屈曲平面及び前記仮想平面との交差線に基づき、前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動方向を決定する湾曲駆動方向決定ステップと、
を具備することを特徴とする湾曲駆動制御方法。
【請求項１４】
前記屈曲平面推定ステップは、前記屈曲形状に沿って挿入された前記挿入部の先端側における複数の座標位置に対する主成分分析を用いて互いに直交する３つの主成分方向を推定した推定結果から、前記屈曲平面を推定することを特徴とする請求項１３に記載の湾曲駆動制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡の湾曲部を電気的に湾曲駆動する内視鏡装置及び湾曲駆動制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
挿入部の先端側に撮像手段と、湾曲自在の湾曲部を設けた内視鏡は体腔内の検査、診断等に広く用いられるようになっている。  
また、大腸等の複雑に屈曲した体腔内に挿入部を円滑に挿入する場合には、熟練を要する場合がある。例えば、大腸内における横行結腸は、撓んでいるためにそのままの状態で深部側の肝湾曲側に挿入しずらいため、横行結腸のたわみを取り除き、直線化する挿入手技としての所謂、跳ね上げが一般に行われる。  
しかし、内視鏡画像からどの方向に横行結腸が走行している面であるか等が分かりづらいため、湾曲させるべき方向を決定することが困難であると共に、円滑な挿入を行うことが困難であった。【０００３】
一方、例えば特開２００６−１１６２８９号公報においては、挿入部を円滑に挿入し易くするために、挿入部の先端部に設けた撮像手段により得られた撮像画像に加えて、挿入部の長手方向に配置した位置検出コイルの位置検出に基づいて算出した挿入部の先端側の挿入形状（屈曲形状）の情報を利用する内視鏡装置が開示されている。【０００４】
しかしながら、上記公報の従来例による挿入形状のみでは、例えば大腸内における横行結腸におけるたわみを取り除くような適切な方向に精度良く湾曲駆動するように跳ね上げる湾曲制御ができない。  
このため、挿入部の先端側の挿入形状から、横行結腸におけるたわみを取り除く方向に跳ね上げるように湾曲駆動する等、適切な方向に精度良く湾曲部を湾曲駆動することが望まれる。この場合、上記従来例における内視鏡画像を必要としないで、湾曲部を湾曲駆動することができると、より有効となる。  
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、挿入部の先端側の屈曲した挿入形状に基づいて湾曲部を適切な方向に精度良く湾曲駆動することができる内視鏡装置及び湾曲駆動制御方法を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の内視鏡装置は、先端側に湾曲自在の湾曲部が設けられた挿入部と、
前記湾曲部を電気的に湾曲駆動する湾曲駆動部と、
前記挿入部の先端側の挿入形状を検出する挿入形状検出部と、
前記挿入形状検出部による前記挿入部の先端側の挿入形状の情報に基づいて、屈曲した管状体腔内に挿入された状態の前記挿入部の先端側が含まれる屈曲した屈曲平面を推定し、推定した屈曲平面の情報を利用して前記湾曲部を湾曲駆動する制御を行う湾曲制御部と、
を具備することを特徴とする。【０００６】
本発明の湾曲駆動制御方法は、湾曲自在の湾曲部が設けられた挿入部の先端側が管状体腔内における屈曲した屈曲形状に沿って挿入された際の前記挿入部の先端側を含む屈曲平面を推定する屈曲平面推定ステップと、
前記挿入部の先端付近に、前記挿入部の先端側の軸方向を法線方向とした仮想平面を設定する仮想平面設定ステップと、
前記屈曲平面及び前記仮想平面との交差線に基づき、前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動方向を決定する湾曲駆動方向決定ステップと、
を具備することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示す図。
【図２】図２は内視鏡及び湾曲制御装置の構成を示す図。
【図３】図３は大腸内に挿入部を挿入する場合の処理手順を示すフローチャート。
【図４】図４は所定領域の場合における湾曲駆動方向を決定する処理手順を示すフローチャート。
【図５】図５は挿入部が大腸内における脾湾曲を経て横行結腸側まで挿入された状態を示す説明図。
【図６】図６は図５の状態において屈曲平面等を推定する処理手順を示すフローチャート。
【図７Ａ】図７Ａは主成分分析により屈曲平面上に設定された５点に対して算出される第１の主成分方向及び第２の主成分方向を示す図。
【図７Ｂ】図７Ｂは主成分分析により屈曲平面上に設定された５点に対して第１の主成分方向及び第２の主成分方向に垂直な第３の主成分方向を示す図。
【図８】図８はプーリ角の座標系上において現在の湾曲位置から湾曲部を湾曲駆動する方向を示す説明図。
【図９】図９は本発明の第２の実施形態における湾曲制御装置の構成を示す。
【図１０】図１０は第２の湾曲部を湾曲駆動する場合の説明図。
【図１１】図１１は第２の実施形態における湾曲駆動処理の手順を示すフローチャート。
【図１２】図１２は第２の実施形態における挿入部の先端側を大腸内部に挿入する場合の説明図。
【図１３】図１３は本発明の第３の実施形態における湾曲制御装置の構成を示す。
【図１４】図１４は第３の実施形態における湾曲駆動処理の手順を示すフローチャート。
【図１５】図１５は第３の実施形態における挿入部の先端側を大腸内部に挿入する場合の説明図。
【図１６】図１６は本発明の第４の実施形態における湾曲制御装置の構成を示す。
【図１７】図１７は第１及び第２の湾曲部を湾曲駆動する場合の説明図。
【図１８】図１８は第４の実施形態における挿入部の先端側を大腸内部に挿入する場合の説明図。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。  
（第１の実施形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係る内視鏡装置１は、体腔内等に挿入される内視鏡２と、この内視鏡２に照明光を供給する光源部３、内視鏡２に内蔵された撮像手段に対する信号処理を行う信号処理部４、内視鏡２の湾曲部の湾曲制御を行う湾曲制御部５等を内蔵したビデオプロセッサ６とを有する。  
この内視鏡装置１は、さらに内視鏡２に設けられた位置検出用のソースコイルの位置検出を行うセンスコイルユニット７と、このセンスコイルユニット７からの検出信号により、内視鏡２の挿入部１１の挿入形状を検出し、その画像を生成する挿入形状検出装置８と、撮像手段により撮像した内視鏡画像と挿入形状検出装置８による挿入形状検出画像とをそれぞれ表示するモニタ１０Ａ及び１０Ｂとを有する。【０００９】
内視鏡２は、体腔内に挿入される細長の挿入部１１と、この挿入部１１の後端に設けられた操作部１２と、この操作部１２から延出されたユニバーサルコード１３とを有し、このユニバーサルコード１３の後端のコネクタ１４は、ビデオプロセッサ６に着脱自在に接続される。  
また、挿入部１１は、その先端に設けられた硬質の先端部１５と、この先端部１５の後端に隣接して湾曲自在に設けられた湾曲部１６と、この湾曲部１６の後端から操作部１２の前端にまで延びる長尺の可撓性を有する可撓管部１７とを有する。  
操作部１２には、前記湾曲部１６を湾曲方向及び湾曲角度の指示操作を行う湾曲指示操作手段としての湾曲用ジョイスティック１８と、自動湾曲（自動挿入）モードと手動湾曲（手動挿入）モードの選択を行うモード選択スイッチ１９と、静止画の表示指示などを行うスコープスイッチ２０とが設けてある。【００１０】
なお、自動湾曲モードが選択された場合においては、湾曲制御部５は、湾曲部１６の湾曲駆動方向を自動的に決定し、術者は単に挿入部１１を深部側に押し込む作業を行う。手動湾曲モードが選択された場合においては、術者がジョイスティック１８を操作して湾曲部１６の湾曲駆動方向の指示操作し、湾曲駆動部５は指示操作に従った湾曲駆動方向を、湾曲部１６に対する湾曲駆動方向として決定する。そして、術者は、挿入部１１を深部側に押し込む作業を行う。  
この内視鏡２の挿入部１１内等には、照明光を伝送するライトガイド２１が挿通されており、このライトガイド２１の後端は、コネクタ１４から突出して入射端面となる。  
この入射端面には、光源部３に内蔵されたランプ２２による照明光が絞り２３及び集光レンズ２４を経て入射される。なお、ランプ２２はランプ駆動回路２５から供給されるランプ駆動電源により点灯して、照明光を発生する。【００１１】
また、絞り２３は、絞り制御回路２６により、照明光を通過する開口量（絞り量）が制御される。  
ライトガイド２１により伝送された照明光は、挿入部１１の先端部１５に固定されたライトガイド先端面からさらに照明窓に取り付けられた照明レンズ２７（図２参照）を経て外部に出射され、体腔内の患部等の被写体を照明する。  
図２に示すように先端部１５には、（照明窓に隣接して）観察窓が設けてあり、この観察窓には、撮像ユニット３１が取り付けられている。  
この撮像ユニット３１は、図示しないレンズ枠に取り付けられ、被写体の光学像を結像する対物レンズ３２と、この対物レンズ３２による結像位置にその撮像面が配置された撮像素子としての電荷結合素子（ＣＣＤと略記）３３とを有する。【００１２】
そして、ＣＣＤ３３に接続されたケーブルは、挿入部１１内等を挿通され、その後端側は図１に示すようにコネクタ１４の電気接点を経て信号処理部４を構成するＣＣＤ駆動回路３６及び映像処理回路３７に接続される。  
ＣＣＤ駆動回路３６は、ＣＣＤ駆動信号を発生し、このＣＣＤ駆動信号をＣＣＤ３３に印加する。ＣＣＤ３３は、ＣＣＤ駆動信号の印加により、撮像面に結像された光学像を光電変換して、ＣＣＤ出力信号として出力する。  
このＣＣＤ出力信号は、映像処理回路３７に入力され、映像処理回路３７は、ＣＣＤ３３の撮像面の光学像を内視鏡画像として表示する映像信号を生成し、モニタ１０Ａに出力することにより、モニタ１０Ａの表示画面には内視鏡画像が表示される。【００１３】
なお、ＣＣＤ３３は、先端部１５内における湾曲部１６の湾曲方向と所定の関係を持つように配置されている。具体的には、ＣＣＤ３３の撮像面の上方向が湾曲部１６の上下左右の湾曲方向における上方向としている。  
また、映像信号は、絞り制御回路２６に入力され、この絞り制御回路２６はこの映像信号の輝度信号成分を所定周期で積分する等して平均の明るさを算出する。この平均の明るさの信号から適切な明るさに相当する基準値を引き算した差分の信号を絞り制御信号として絞り２３の開口量を調整する。そして、絞り２３を通過する照明光量が基準値となるように自動調光する。  
また、映像処理回路３７は、内視鏡画像中における暗部の有無を、画像処理により検出する暗部検出回路３７ａを有する。この暗部検出回路３７ａによる暗部の有無の検出（判定）情報は、湾曲制御部５に送られる。【００１４】
湾曲制御部５は、挿入部１１を自動湾曲する自動湾曲モードが選択されている場合においては、通常は暗部を挿入する場合の目標位置として、先端部１５が暗部の方向を目指す（指向する）ように湾曲部１６の湾曲駆動方向及び湾曲量（湾曲角）を制御する。  
また、手動挿入モードにおいては、術者は、暗部を挿入する場合の目標位置として、先端部１５が暗部の方向を目指すようにジョイスティック１８を操作して、湾曲部１６の湾曲駆動方向及び湾曲量（湾曲角）を設定する。  
挿入部１１内には図示しない処置具用チャンネルが設けてあり、この処置具用チャンネルの後端側は、操作部１２の前端付近に設けられた処置具挿入口３９と連通している。【００１５】
また、挿入部１１の先端部１５の後端に隣接して湾曲部１６が設けてあり、ビデオプロセッサ６内部に設けた湾曲制御部５は、図２に示すような電動方式の湾曲駆動機構５０の制御を行う構成となっている。図２の湾曲駆動機構５０及び湾曲制御部５により、湾曲制御装置４０が構成される。  
湾曲部１６を構成する複数の湾曲駒５１は、湾曲部１６の長手方向にそれぞれ隣接する部分がリベット５２により回動自在に連結されている。  
各湾曲駒５１は、リベット５２を設ける位置によって湾曲する方向が定まり、リベット５２は、左右位置と上下位置に交互または適宜周期毎に配置され、湾曲部１６は上下方向、左右方向の他に任意の方向に湾曲可能になっている。【００１６】
なお、図２においては、簡略化して上下方向に湾曲させるリベット５２のみで示している。また、挿入部１１内には、上下方向と左右方向に湾曲させるアングルワイヤ（湾曲ワイヤ）５３ｕ、５３ｄと５３ｌ、５３ｒとが挿通され、これらのアングルワイヤ５３ｕ、５３ｄと５３ｌ、５３ｒの先端は先端部１５に固着されている。  
また、アングルワイヤ５３ｕ、５３ｄと５３ｌ、５３ｒの後端は、操作部１２内に配置された上下湾曲用プーリ５４ａと、左右湾曲用プーリ５４ｂに固定されている。  
プーリ５４ａ，５４ｂは、湾曲部１６を電気的に湾曲駆動する湾曲駆動手段を構成する電動モータ５５ａ，５５ｂにより正逆自在に回転される。電動モータ５５ａ，５５ｂは、モータ駆動部５６によるモータ駆動信号により駆動される。モータ駆動部５６は、湾曲制御部５により制御される。【００１７】
なお、図１においては湾曲制御部５を、ビデオプロセッサ６の内部に設けた構成例で示しているが、湾曲制御部５を、操作部１２内部など内視鏡２の内部に設けるようにしても良い。  
モータ駆動部５６によるモータ駆動信号で駆動される電動モータ５５ａ，５５ｂは、プーリ５４ａ，５４ｂを回転し、プーリ５４ａ，５４ｂの回転によりアングルワイヤ５３ｕ、５３ｄ、５３ｌ、５３ｒを牽引させて湾曲部１６を湾曲駆動する。  
プーリ５４ａ，５４ｂを回転させた場合、プーリ５４ａ，５４ｂの回転角に対応してアングルワイヤ５３ｕ、５３ｄ、５３ｌ、５３ｒの牽引量が決まると共に、牽引量に対応して湾曲部１６は湾曲する。従って、電動モータ５５ａ，５５ｂ又はプーリ５４ａ，５４ｂの回転角又はアングルワイヤ５３ｕ、５３ｄ、５３ｌ、５３ｒの牽引量（移動量）を検出することにより、湾曲部１６の湾曲角を検出することができる。【００１８】
本実施形態においては、例えば電動モータ５５ａ，５５ｂのシャフト部に取り付けられているロータリエンコーダ（以下、エンコーダと略記）５７ａ，５７ｂによって、プーリ５４ａ、５４ｂの回転角を介して湾曲部１６の湾曲角を検出する構成にしている。  
つまり、エンコーダ５７ａ，５７ｂの出力信号を基に、プーリ５４ａ、５４ｂの回転角、換言するとプーリ５４ａ、５４ｂの回転角に対応する湾曲部１６の湾曲角を検出することができるようになっている。従って、エンコーダ５７ａ，５７ｂは、湾曲部１６の湾曲形状を検出する湾曲形状検出手段を形成する。  
エンコーダ５７ａ，５７ｂの出力信号に基づくプーリ角又は湾曲角の検出信号（検出値）は、モータ駆動部５６に入力される。このモータ駆動部５６は、湾曲指示操作手段としてのジョイスティック１８による湾曲駆動方向及び湾曲角の指示値が湾曲制御部５を介して入力される。【００１９】
そして、このモータ駆動部５６は、指示値に対して、エンコーダ５７ａ，５７ｂによる検出値が追従（一致）するように電動モータ５５ａ、５５ｂを回転駆動させる。  
湾曲制御部５は、湾曲指示操作手段による指示値をモータ駆動部５６に与え、モータ駆動部５６は、湾曲角の検出値が指示値となるように電動モータ５５ａ、５５ｂを回転駆動して湾曲部１６を指示された所定の湾曲角度まで湾曲させるようになっている。  
操作部１２に設けられたジョイスティック１８によって術者は、上下、左右の任意の湾曲方向に傾動する操作を行うことにより、傾動した方向が湾曲駆動方向の指示値になると共に、その傾動角が湾曲角の指示値となる。【００２０】
術者がジョイスティック１８を上下、左右の任意の方向に傾動する指示操作を行うことにより、傾動した方向に対応して上下方向ジョイスティックモータ５８ａ及び左右方向ジョイスティックモータ５８ｂが回転する。  
その回転角は、エンコーダ５９ａ，５９ｂが検出し、エンコーダ５９ａ，５９ｂの検出信号は、湾曲制御部５に湾曲駆動方向及び湾曲角の指示値として入力される。なお、ジョイスティックモータ５８ａ、５８ｂは、湾曲制御部５により制御されると共に、エンコーダ５９ａ，５９ｂの検出信号も湾曲制御部５に入力される。  
そして、湾曲制御部５は、エンコーダ５９ａ，５９ｂの検出信号としての湾曲駆動方向及び湾曲角の指示値をモータ駆動部５６に出力し、その動作を制御する。【００２１】
また、挿入部１１内には、その長手方向に沿ってソースコイル４１が例えば所定間隔で配置されており、ソースコイル４１に接続された信号線は、図１に示すようにコネクタ１４の電気接点を経てビデオプロセッサ６内に設けたソースコイル駆動回路４３と接続されている。  
このソースコイル駆動回路４３は、信号線を経て各ソースコイル４１に交流の駆動信号を順次印加し、各ソースコイル４１の周囲に交流磁場を発生する。  
また、挿入部１１が挿入される図示しない患者が横たわるベッドの周辺部などにおける所定位置には、図１に示すように複数のセンスコイル４４からなるセンスコイルユニット７が配置され、複数のセンスコイル４４により、挿入部１１内に配置されたソースコイル４１により発生される磁場を検出する。【００２２】
そして、センスコイル４４による検出信号は、挿入形状検出装置８内のアンプ４５により増幅された後、ソースコイル位置算出回路４６に入力され、このソースコイル位置算出回路４６により、センスコイル４４により検出された信号における振幅値及び位相値から各ソースコイル４１の位置を算出する。  
このソースコイル位置算出回路４６により算出された位置情報は、挿入形状算出回路４７に入力される。この挿入形状算出回路４７は、算出された各ソースコイル４１の位置を連結した形状から体腔内に挿入される挿入部１１の（屈曲した屈曲形状等の）挿入形状を検出し、検出した挿入形状をモデル化して挿入形状画像信号を生成する。  
つまり、挿入形状算出回路４７は、少なくとも挿入部１１の先端側の屈曲形状の場合を含む挿入形状を検出する挿入形状検出部４７ａの機能を持つ。【００２３】
挿入形状算出回路４７により生成された挿入形状画像信号は、モニタ１０Ｂに入力され、その表示画面に挿入部１５の先端側の屈曲した場合等の挿入形状画像が表示される。  
また、挿入形状算出回路４７により算出された挿入部１１の先端側の屈曲形状の場合を含む挿入形状の座標の情報は、湾曲制御部５により取得される。後述するように湾曲制御部５は、湾曲部１６を湾曲駆動する制御を行う場合、特に挿入部１１の先端側の屈曲した状態における（挿入形状の座標の情報としての）屈曲座標の情報を利用する。  
なお、図２に示すように、先端部１５内にも、ソースコイル４１が取り付けてあり、ソースコイル位置算出回路４６は、先端部１５に取り付けた複数のソースコイル４１の位置から先端部１５の位置の他に、先端部１５の周方向における上下、左右などの方向における特定の方向を算出する。先端部１５内では、複数のソースコイル４１が、先端部１５の周方向を検出できるように、直線から外れた配置関係で配置されている。【００２４】
先端部１５内の複数のソースコイル４１の配置により、先端部１５の位置及び長手方向（先端部方向とも言う）の他に、先端部１５の軸周りの基準方位を検出可能となる。  
この先端部１５内にはＣＣＤ３３が固定された状態で配置されており、その撮像面の上方向（これは湾曲の下方向から上方向に向く時計の１２時方向と一致）も検出可能になる。つまり、ソースコイル位置算出回路４６は、先端部１５の位置及びその基準方位を検出する位置・方位検出部４６ａの機能を有する。なお、位置・方位検出部４６ａは、湾曲部１６の基準方位を検出する方位検出手段の機能を持つ。  
そして、ソースコイル位置算出回路４６は、先端部１５の位置及び基準方位の情報を湾曲制御部５に出力する。【００２５】
湾曲制御部５は、例えばＣＰＵ５ａにより構成され、ＣＰＵ５ａは、入力された先端部１５の位置及び基準方位の情報を利用して、湾曲部１６を湾曲駆動する制御を行う。  
また、本実施形態における湾曲制御部５は、体腔内における先端部１５の位置が所定領域に達したか否かを判定する。その判定のために、湾曲制御部５は、先端部１５が体腔内の挿入口の位置にセットされた位置から体腔内部に挿入された先端部１５の位置までの挿入形状から挿入長を検出する。  
例えば、先端部１５が肛門の位置にセットされた場合における先端部１５内部に配置されているソースコイル４１の位置を記憶しておくことにより、先端部１５が大腸内部に挿入された挿入長を検出することが可能になる。【００２６】
また、本実施形態においては、湾曲制御手段としての湾曲制御部５は、管状体腔内としての大腸内における横行結腸の深部側に円滑に挿入するため、跳ね上げを行うのに適した平面（後述する屈曲平面）を推定して、湾曲部１６を湾曲駆動する制御を行う。  
より具体的には、湾曲制御部５を構成するＣＰＵ５ａは、脾湾曲を経て撓んだ横行結腸内に挿入された挿入部１１における湾曲部１６ないしは可撓管部１７部分の屈曲した平面を、屈曲平面として推定（生成）する屈曲平面推定部５ｂの機能を持つ。また、ＣＰＵ５ａは、上記屈曲平面（より広義には、屈曲平面に平行な平面）に沿って湾曲部１６を湾曲する湾曲方向を決定するために、先端部１５の位置において、その先端部１５の先端部方向を法線方向とする仮想平面を一時的に設定する仮想平面設定部５ｃの機能を持つ。【００２７】
また、ＣＰＵ５ａは、後述するように上記屈曲平面とこの仮想平面との交差線を求めると共に、先端部１５又は湾曲部１６の特定の湾曲方向を基準方位として、この基準方位と交差線のなす角度を算出する処理を行う角度算出部５ｄの機能を持つ。そして、ＣＰＵ５ａは、その交差線に沿った方向を湾曲駆動方向に決定する湾曲駆動方向決定部５ｅの機能を持つ。
次に本実施形態による作用を図３のフローチャートを参照して説明する。
図１に示す内視鏡装置１の電源が投入されると、内視鏡装置１の各部が動作する。術者は、図３のステップＳ１に示すように内視鏡２の挿入部１１の先端側を内視鏡検査を行う検査対象となる大腸内に肛門から挿入する。【００２８】
大腸内部への挿入を開始すると、湾曲制御部５のＣＰＵ５ａは、ステップＳ２に示すように挿入形状検出装置８による挿入部１１の挿入形状の情報を取得する。また、次のステップＳ３においてＣＰＵ５ａは、湾曲部１６の湾曲座標の情報を取得する。【００２９】
また、次のステップＳ４においてＣＰＵ５ａは、暗部検出回路３７ａによる内視鏡画像からの暗部の情報を取得する。そして、ステップＳ５に示すように暗部の位置を挿入目標方向として、挿入部１１の先端側を大腸の深部側に挿入する。  
また、ステップＳ６に示すようにＣＰＵ５ａは、挿入長をモニタして、先端部１５が所定の領域としての脾湾曲を通過して横行結腸内に達したか否かの判定を行う。この場合、大腸における脾湾曲の部位は急峻に屈曲しているので、ＣＰＵ５ａは挿入長だけでなく、湾曲部１６の湾曲角度の情報をモニタして所定角度以上の湾曲の有無の情報を利用して、所定の領域に達したか否かを判定しても良い。【００３０】
ＣＰＵ５ａは、所定領域に達していないと判定した場合には、ステップＳ２の処理に戻り、ステップＳ２〜Ｓ６の処理を繰り返す。  
一方、先端部１５が脾湾曲を通過して横行結腸内に達した場合（つまり、挿入部１１の先端側が脾湾曲で屈曲している状態となった場合）には、ＣＰＵ５ａはステップＳ７の湾曲駆動方向決定処理を行い、次のステップＳ８において決定された湾曲駆動方向における湾曲駆動目標位置を決定して湾曲部１６を湾曲駆動する制御を行う。つまり、ＣＰＵ５ａは、挿入部１１の先端側が所定領域に達した場合には、後述する図４及び図６にて説明する湾曲駆動制御方法により湾曲部１６を湾曲駆動する制御を行う。【００３１】
次のステップＳ９において湾曲駆動目標位置まで湾曲部１６を湾曲駆動した状態にして横行結腸の深部側に先端部側を挿入する。  
そして、先端部１５が肝湾曲を経て上行結腸又は盲腸付近に達するまで挿入して、この挿入部１１を挿入する手技を終了する。そして、術者は例えば、挿入部１１を引き抜きながら、内視鏡検査を行う。【００３２】
図４はステップＳ７の湾曲駆動方向決定処理の手順を示す。以下の説明から分かるように、実質的な湾曲駆動方向決定処理は、図４における枠Ｆで囲ったステップＳ１６−Ｓ１８である。そして、ステップＳ１６−Ｓ１８が湾曲部１６を湾曲駆動する駆動駆動制御方法の主要な処理手順となる。  
湾曲駆動方向決定処理が開始すると、最初のステップＳ１１においてＣＰＵ５ａは、挿入形状検出装置８による挿入部１１の挿入形状の情報を取得する。また、次のステップＳ１２においてＣＰＵ５ａは、湾曲部１６の湾曲座標の情報を取得する。  
なお、ステップＳ１１及びＳ１２は、図３のステップＳ２及びＳ３と同じ処理であり、挿入部１１の先端側の状態が変化していない又は変化量が小さい場合には、ステップＳ２及びＳ３の情報を流用しても良い。【００３３】
次のステップＳ１３においてＣＰＵ５ａは、自動湾曲モードであるか否かの判定を行う。自動湾曲モードでない（つまり、手動湾曲モードの）場合には、ステップＳ１４においてＣＰＵ５ａは、ジョイスティック１８による湾曲指示に対して、その湾曲指示に対応した情報をエンコーダ５９ａ、５９ｂを介して取得する。  
そして、次のステップＳ１５においてＣＰＵ５ａは、ジョイスティック１８による湾曲指示に従って湾曲駆動方向を決定し、ステップＳ１９の処理に進む。  
一方、ステップＳ１３において自動湾曲モードが選択されている判定結果の場合には、自動湾曲駆動処理の１形態としての実質的な湾曲駆動方向決定処理を構成するステップＳ１６の処理に進み、このステップＳ１６においてＣＰＵ５ａは、屈曲平面の推定（生成）処理を行う。【００３４】
後述するようにして、この屈曲平面を推定した後、次のステップＳ１７においてＣＰＵ５ａは、仮想平面の生成（設定）処理を行う。さらに次のステップＳ１８においてＣＰＵ５ａは、屈曲平面と仮想平面の交差線に基づく湾曲駆動方向の決定処理を行い、次のステップＳ１９の湾曲駆動目標位置の決定処理に進む。  
次に図５及び図６を参照して、上記湾曲駆動方向決定処理における屈曲平面等を推定する詳細な処理手順を説明する。図５は内視鏡２の挿入部１１の先端側が所定領域としての大腸６１における脾湾曲６２を経て横行結腸６３側まで挿入された状態を示す。  
このように挿入部１１の先端側が所定領域内に挿入された状態において、図６のステップＳ２１に示すように、湾曲制御部５のＣＰＵ５ａは、（挿入部１１の先端側の湾曲部１６ないしは可撓管部１７の）挿入形状部分の位置情報のうち、曲率半径が最も小さい位置Ｐ３を特定する。【００３５】
図５に示すように挿入部１１の屈曲角度は、（急峻に屈曲している）脾湾曲６２部分において最も大きくなるため、曲率半径が最も小さい位置Ｐ３を特定することにより脾湾曲６２内側での屈曲した挿入部１１における基準位置を特定することができる。  
次のステップＳ２２においてＣＰＵ５ａは、屈曲した挿入部１１の挿入形状部分における曲率半径が最も小さい位置Ｐ３を基準位置として、その位置Ｐ３の前後（つまり、挿入部１１の長手方向に関しての前後）に適宜の間隔で隣接する２点の位置Ｐ1、Ｐ２及びＰ４，Ｐ５の座標を取得して、計５点の座標を取得する。なお、図５のＯは座標系の原点を示している。  
この場合、挿入部１１の長手方向に所定間隔で配置したソースコイル４１の座標を利用しても良い。なお、５点は、１つの代表例であって、この数に限定されるものでない。【００３６】
次のステップＳ２３においてＣＰＵ５ａは、取得した５点の位置Ｐ１〜Ｐ５の座標に対して主成分分析（ＰＣＡ）を実施して、５点の座標分布に応じた、互いに直交する座標軸となる第１主成分方向Ｐｃ１、第２主成分方向Ｐｃ２、第３主成分方向Ｐｃ３を推定（導出）する。  
この場合、第１主成分方向Ｐｃ１は、挿入部１１上の５点の座標データの散らばり具合（分散）が最も大きくなる方向となり、第２主成分方向Ｐｃ２は、この第１主成分方向Ｐｃ１に直交し、次に分散が大きくなる方向となる。そして、第３主成分方向Ｐｃ３が、第１主成分方向Ｐｃ１及び第２主成分方向Ｐｃ２（を含む平面）に直交する方向となる。【００３７】
図７Ａは推定された第１主成分方向Ｐｃ１及び第２主成分方向Ｐｃ２を示し、該第１主成分方向Ｐｃ１及び第２主成分方向Ｐｃ２を含む平面が推定された屈曲平面６４となる。  
また、図７Ｂは推定された第３主成分方向Ｐｃ３を示し、この第３主成分方向Ｐｃ３が挿入部１１の先端側部分が脾湾曲６２で屈曲している状態のその屈曲した屈曲平面６４に垂直な法線方向となる。換言すると、屈曲平面６４のみを推定するのでなく、これに垂直な法線方向も推定することによって、より精度の高い屈曲平面６４を推定することができる。【００３８】
従って、ステップＳ２１〜Ｓ２３が屈曲平面６４を推定する屈曲平面推定処理となる。  
次のステップＳ２４においてＣＰＵ５ａは、推定した屈曲平面６４における挿入部１１の基端側から先端側へと挿入部１１の屈曲形状に沿ってトレースした場合における屈曲した挿入部１１が脾湾曲６２で、（この屈曲平面６４に垂直な軸に対して）時計回り方向（右回り方向）、又は反時計回り方向（左回り方向）のいずれの方向に回転（屈曲)しているかの回転方向（屈曲方向）を調べる。そして、ＣＰＵ５ａは、その回転方向と逆方向を、湾曲駆動方向の目標方向と設定する。【００３９】
この場合の回転方向又は逆の回転方向として、２つのベクトルの外積の符号により、右回り／左回りを区別する。具体的には、挿入部１１の挿入形状に沿って、脾湾曲６２を挟むようにその基端側に設定した第１のベクトルと、先端側に設定した第２のベクトルとの外積の符号により、湾曲駆動方向の目標方向とする。ベクトルの外積処理により、湾曲駆動方向の目標方向の設定（推定）を行う。  
図５の屈曲した挿入形状の場合を左回りとすると、その逆の右回りとする方向を湾曲駆動方向の目標方向とする。【００４０】
次のステップＳ２５においてＣＰＵ５ａは、図４のステップＳ１７の仮想平面の設定を行う。このために、ＣＰＵ５ａは、先端部１５の位置（図５においてＣ０）において、先端部方向（図５においてベクトルＶ）を法線方向とする仮想平面６５を設定する。  
この場合、湾曲の上方向（ＣＣＤ３３の撮像面の上方向に一致し、図５ではベクトルＲ）等の基準方位を、仮想平面６５の基準方向に設定する。換言すると、仮想平面６５における基準の方向を基準方位と一致又は所定の関係となるように対応付ける。  
次のステップＳ２６においてＣＰＵ５ａは、この仮想平面６５と（主成分分析を実施して推定した）屈曲平面６４との交差線Ｌを算出する。【００４１】
図５の左側には、（湾曲部１６又は撮像面の）上下、左右の方向に対応付けた状態での仮想平面６５における交差線Ｌを示す。  
次のステップＳ２７においてＣＰＵ５ａは、交差線Ｌと左右の方向とのなす角度θを湾曲駆動方向として算出（推定）する。  
このようにして湾曲駆動方向として算出した次のステップＳ２８においてＣＰＵ５ａは、現在の湾曲位置から角度θの方向に湾曲部１６を湾曲駆動させることにより、弛んだ状態の横行結腸６３に対して、適切な跳ね上げを精度良く行うことができる。そして、図６の処理を終了する。  
図８は、プーリ角による座標系における湾曲部１６の現在の湾曲位置（湾曲駆動位置）Ｗ等を示す。ＣＰＵ５ａは、モータ駆動部５６を介して電動モータ５５ａ、５５ｂを駆動制御し、電動モータ５５ａ、５５ｂは、現在の湾曲位置Ｗから上記角度θの方向に湾曲部１６を湾曲駆動して、先端部１５側により跳ね上げを行う。  
上記弛んだ状態の横行結腸６３を、先端部１５側により跳ね上げることにより、横行結腸６３を直線に近い状態に設定でき、術者は挿入部１１の円滑な挿入がし易くなる。【００４２】
このような作用を有する本実施形態によれば、弛んだ状態の横行結腸６３を挿入部１１の先端側が脾湾曲６２を経て横行結腸６３側に屈曲して挿入された屈曲形状の情報を利用して、その屈曲形状が載る屈曲平面６４を精度良く推定することができる。  
そして、推定したこの屈曲平面６４上で屈曲している方向と逆方向に湾曲部１６を湾曲駆動して横行結腸６３を直線に近い状態に設定する跳ね上げを高精度にでき、挿入部１１の円滑な挿入が行い易くなる。  
なお、屈曲平面６４上で湾曲部１６を湾曲駆動する場合に限らず、屈曲平面６４に平行な平面に沿って湾曲部１６を湾曲駆動するようにしても良い。
また、本実施形態は、挿入部１１の先端側を脾湾曲６２から横行結腸６３側に挿入した場合の跳ね上げを行う場合に限定されるものでなく、他の部位に挿入した場合に適用しても良い。また、本実施形態における屈曲平面６４を推定する方法等は、挿入部１１を屈曲した管状体腔内へ挿入した場合に広く適用できる。【００４３】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態においては、内視鏡２の挿入部１１には先端部１５の後端に１つの湾曲部１６が設けられていた。  
これに対して、本実施形態に係る内視鏡２Ｂは、その挿入部１１が、第１の実施形態における湾曲部１６に相当する第１の湾曲部１６Ａと、この第１の湾曲部１６Ａの後端にさらに第２の湾曲部１６Ｂを設けた２段湾曲内視鏡にしている。
図９は第２の実施形態における湾曲制御装置４０Ｂ周辺部の構成を示す。
第１の湾曲部１６Ａ及び第２の湾曲部１６Ｂは、第１の湾曲部１６Ａ及び第２の湾曲部１６Ｂをそれぞれ湾曲駆動するためのアングルワイヤ５３Ａ（５３Ａは図２に示した５３ｕ，５３ｄ，５３ｌ，５３ｒを代表）、５３Ｂ（５３Ｂも５３Ａと同様な構成）を介してそれぞれ第１の湾曲駆動機構５０Ａ、第２の湾曲駆動機構５０Ｂに接続される。【００４４】
また、第１の湾曲駆動機構５０Ａ、第２の湾曲駆動機構５０Ｂは、ＣＰＵ５ａにより構成される湾曲制御部５にそれぞれ接続され、ＣＰＵ５ａは第１の湾曲駆動機構５０Ａ、第２の湾曲駆動機構５０Ｂの動作を制御する。  
第１の湾曲駆動機構５０Ａ、第２の湾曲駆動機構５０Ｂには、それぞれジョイスティック１８ａ、１８ｂが設けられている。なお、本実施形態においては、ジョイスティック１８ｂは、必要不可欠なものでない。
また、湾曲制御部５には挿入モード選択スイッチ１９が接続されている。
なお、第１の湾曲部１６Ａにおける上下、左右の湾曲方向と、第２の湾曲部１６Ｂにおける上下、左右の湾曲方向とは、挿入部１１内で挿通される両方のアングルワイヤ５３Ａ、５３Ｂの干渉を避けるために、若干ずれて組み付けられている。【００４５】
また、腸管の壁面との接触による外力により、第１の湾曲部１６Ａ及び第２の湾曲部１６Ｂは、受動的に湾曲（屈曲）するため、第１の湾曲部１６Ａの湾曲角に対応するプーリの回転角及び第２の湾曲部１６Ｂの湾曲角に対応するプーリの回転角から検出される湾曲駆動方向と、実際の湾曲駆動方向とがずれる場合がある。  
本実施形態においては、第１の湾曲部１６Ａの湾曲駆動の制御状態に従属させるようにして第２の湾曲部１６Ｂの湾曲駆動を制御する機能を有する。
換言すると、本実施形態においては、第１の湾曲部１６Ａの湾曲駆動方向から第２の湾曲部１６Ｂに対する湾曲駆動方向を決定する湾曲駆動制御を行う機能を持つ。【００４６】
このため、例えばＣＰＵ５ａは、第１の湾曲部１６Ａの湾曲駆動可能範囲におけるこの第１の湾曲部１６Ａの湾曲駆動範囲を第１の湾曲駆動範囲に設定する設定部７１の機能を有する。  
術者は、この設定スイッチ７１ａを操作することにより、設定部７１は指示された値に第１の湾曲駆動範囲に設定する。  
そして、この第１の湾曲部１６Ａがこの第１の湾曲駆動範囲の境界（湾曲境界と略記）に達した場合には、湾曲制御部５は第２の湾曲部１６Ｂを湾曲駆動するように制御する。  
図１０は、第１の湾曲部１６Ａにおける湾曲駆動可能範囲に設定された湾曲境界７２と、第１の湾曲部１６Ａにおける現在の湾曲位置が湾曲境界７２に達した様子を示している。なお、湾曲境界７２の内側の斜線で示す領域が設定部７１により設定された第１の湾曲駆動範囲７３となる。【００４７】
本実施形態における湾曲制御部５が第２の湾曲部１６Ｂを湾曲駆動する湾曲駆動方向としては、第１の実施形態と同様に、第１の湾曲部１６Ａがなす平面と平行に動かすか、又は第１の湾曲部１６Ａの湾曲駆動方向と同一方向に動かす（この場合には、上述したように若干のずれが発生する）。  
その他の構成は第１の実施形態とほぼ同様である。なお、図９における点線で示す湾曲起動スイッチ７４は、第３の実施形態で用いる。  
図１１は本実施形態における自動湾曲モードにおける湾曲駆動処理の手順を示す。湾曲駆動処理が開始すると、最初のステップＳ３１においてＣＰＵ５ａは、第１の実施形態と同様に第１の湾曲部１６Ａに対する湾曲駆動方向を、第１の湾曲駆動方向として決定する。【００４８】
そして、ＣＰＵ５ａは、第１の湾曲駆動機構５０Ａを制御し、第１の湾曲駆動機構５０Ａは第１の湾曲部１６Ａを第１の湾曲駆動方向に湾曲駆動する。  
次のステップＳ３２においてＣＰＵ５ａは、第１の湾曲部１６Ａが湾曲駆動された湾曲駆動範囲を監視し、その湾曲駆動範囲が第１の湾曲駆動範囲７３の外か、つまり湾曲境界７２を超えたか否かの判定を行う。  
この判定結果に該当する場合には、次のステップＳ３３においてＣＰＵ５ａは、第１の湾曲部１６Ａを湾曲境界７２に保持し、第２の湾曲部１６Ｂに対する湾曲駆動方向を第２の湾曲駆動方向として決定する。  
そして、ＣＰＵ５ａは、第２の湾曲駆動機構５０Ｂを制御し、第２の湾曲駆動機構５０Ｂは第２の湾曲部１６Ｂを第２の湾曲駆動方向に湾曲駆動する。そして、図１１の処理を終了する。また、ステップＳ３２の判定結果に該当しない場合も、図１１の処理を終了する。【００４９】
図１２は、本実施形態に係る内視鏡２Ｂの挿入部１１を大腸６１内部に挿入する場合の動作説明図を示す。なお、脾湾曲６２から横行結腸６３側に挿入する場合の動作は第１の実施形態とほぼ同様であるので、第１の実施形態の場合の脾湾曲６２周辺部とは異なる部位で説明する。  
図１２（Ａ）の状態は、第１の湾曲部１６Ａを直腸付近からＳ状結腸６７側に挿入する様子を示し、第１の湾曲部１６Ａが第１の湾曲駆動方向に湾曲駆動されて第１の湾曲駆動範囲７３の湾曲境界７２に達した状態を示す。  
そして、ＣＰＵ５ａがこの湾曲境界７２を超える第１の湾曲駆動方向を決定した場合には、第１の湾曲部１６Ａをその湾曲境界７２の湾曲駆動状態を保持した状態で、第２の湾曲部１６Ｂを湾曲駆動する。【００５０】
この場合には、挿入部１１の先端側は図１２（Ｂ）のようになり、円滑な挿入がし易くなる。なお、本実施形態のように第１の湾曲部１６Ａの湾曲駆動範囲の規制を行わないと、図１２（Ｃ）に示すように第１の湾曲部１６Ａの湾曲角が（小さな曲率半径で）大きく屈曲しすぎて、円滑な挿入がし難くなる場合がある。そして、本実施形態は、そのようになることを解消できる。  
その他の作用効果としては、第１の実施形態と同様である。このように本実施形態は、第１の実施形態の効果の他に、第１の湾曲部１６Ａが湾曲し過ぎて、挿入し難くなることを解消できる。【００５１】
（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態を説明する。図１３は本実施形態における湾曲制御装置４０Ｃの構成を示す。この湾曲制御装置４０Ｃは、図９に示す第２の実施形態における湾曲制御装置４０Ｂにおいて、さらに湾曲起動スイッチ７４を設けた構成である。そして、設定部７１及び設定スイッチ７１ａを除去している。  
第２の実施形態においては湾曲制御部５は、第１の湾曲部１６Ａが湾曲境界７２を超えた場合には、第１の湾曲部１６Ａを湾曲境界７２に保持した状態で、第２の湾曲部１６Ｂを湾曲駆動させるように制御していた。  
本実施形態においては、湾曲起動スイッチ７４がＯＮにされている期間のみ、湾曲制御部５は、第２の湾曲部１６Ｂを、第１の湾曲部１６Ａに対する第１の湾曲駆動方向に湾曲駆動する制御を行う。【００５２】
なお、湾曲起動スイッチ７４の代わりに、アナログ量で指示入力することができるレバー等の操作に応じて、第２の湾曲部１６Ｂに対する湾曲駆動量を調整する構成にしても良い。  
次に図１４を参照して本実施形態における自動湾曲モードにおける湾曲駆動処理を説明する。  
湾曲駆動処理が開始すると、最初のステップＳ４１においてＣＰＵ５ａは、第１の実施形態と同様に第１の湾曲部１６Ａに対する湾曲駆動方向を、第１の湾曲駆動方向として決定する。  
そして、ＣＰＵ５ａは、第１の湾曲駆動機構５０Ａを制御し、第１の湾曲駆動機構５０Ａは第１の湾曲部１６Ａを第１の湾曲駆動方向に湾曲駆動する。【００５３】
次のステップＳ４２においてＣＰＵ５ａは、湾曲起動スイッチがＯＮにされたか否かの判定をする。湾曲起動スイッチがＯＮにされている場合には、次のステップＳ４３においてＣＰＵ５ａは、第１の湾曲部１６Ａを湾曲起動スイッチがＯＮにされた直前の湾曲駆動状態に保持し、その時以降の第１の湾曲部１６Ａに対する湾曲駆動方向を第２の湾曲部１６Ｂに対する第２の湾曲駆動方向として決定する。  
そして、ＣＰＵ５ａは、第２の湾曲駆動機構５０Ｂを制御し、第２の湾曲駆動機構５０Ｂは第２の湾曲部１６Ｂを第２の湾曲駆動方向に湾曲駆動する。そして、図１３の処理を終了する。また、ステップＳ４２の判定結果に該当しない場合も、図１３の処理を終了する。【００５４】
本実施形態は、第２の実施形態と類似した効果を有する。本実施形態は術者が第１の湾曲部１６Ａを湾曲駆動した場合、この第１の湾曲部１６Ａのみでは湾曲した場合の曲率半径が小さくなりすぎるような場合には、湾曲起動スイッチをＯＮにすることにより、曲率半径が小さくなりすぎることなく湾曲駆動することができる。その他、第１の実施形態と同様の効果を有する。
なお、本実施形態の第１変形例として、第２の実施形態と第３の実施形態との機能を持つ構成にしても良い。例えば、図１３の構成において、設定部７１及び設定スイッチ７１ａを設けると共に、第２の実施形態と第３の実施形態との機能を選択（切替）する選択スイッチを設けるようにすれば良い。
この場合には、第２の実施形態と第３の実施形態の作用効果を有する。【００５５】
また、第２の変形例として、湾曲起動スイッチ７４がＯＮにされた場合、先端部１５の先端部方向を維持した状態で、第１の湾曲部１６Ａの湾曲駆動状態から第２の湾曲部１６Ｂの湾曲駆動状態に遷移させるようにしても良い。  
この場合、湾曲制御部５のＣＰｕ５ａは、先端部１５の先端部方向を維持するために、第１湾曲部１６Ａを中立位置（無湾曲の位置）に戻しながら、第２の湾曲部１６Ｂを（湾曲可能な最大角度までの範囲内で）湾曲させるように制御する。  
図１５は第２変形例による動作説明図を示す。図１５（Ａ）は、湾曲起動スイッチ７４がＯＮにされた時の湾曲状態を示す。この状態においては、第１の湾曲部１６Ａのみが湾曲駆動されている。図１５（Ａ）においては先端部１５の先端部方向は、例えば右方向となっている。  
湾曲制御部５のＣＰＵ５ａは、図１５（Ｂ）に示す途中段階を経て図１５（Ｃ）に示す湾曲状態にして、この第２変形例の動作を終了する。本変形例によれば、先端部１５の先端部方向を維持した状態で湾曲部１６Ａ、１６Ｂの湾曲状態を変更できる。【００５６】
（第４の実施形態）
次に本発明の第４の実施形態を説明する。図１６は本実施形態における湾曲制御装置４０Ｄの構成を示す。  
この湾曲制御装置４０Ｄは、図１３の構成において、さらに第１の湾曲部１６Ａと第２の湾曲部１６Ｂを同時に湾曲駆動する場合の駆動比率を調整（設定）する調整部７５を備えている。なお、調整部７５は、ＣＰＵ５ａの処理機能で実現される。また、駆動比率の選択はスイッチ７５ａによる選択操作で行うことができる。  
本実施形態においては、湾曲起動スイッチ７４がＯＦＦの場合には、第３の実施形態と同様の動作を行う。一方、湾曲起動スイッチ７４がＯＮの場合には、ＣＰＵ５ａによる調整部７５は、スイッチ７５ａにより選択された駆動比率で第１の湾曲部１６Ａと第２の湾曲部１６Ｂを同時に湾曲駆動する。【００５７】
なお、スイッチ７５ａによる駆動比率は、デフォルト値として、１の駆動比率に設定されている。  
術者は、調整部７５により、第１の湾曲部１６Ａと第２の湾曲部１６Ｂを湾曲駆動する場合の駆動比率の指示値を調整できる。  
図１７は本実施形態における湾曲制御部５のＣＰＵ５ａによる制御内容の説明図を示す。  
図１７は第１の湾曲部１６Ａと第２の湾曲部１６Ｂに対する現在の第１の湾曲位置Ｗ１，現在の第２の湾曲位置Ｗ２を示す。この状態において、湾曲起動スイッチ７４がＯＮにされると、ＣＰＵ５ａは、現在の第１の湾曲位置Ｗ１及び現在の第２の湾曲位置Ｗ２とを結ぶ線上における例えば中央位置を目標湾曲位置とした目標第１の湾曲位置Ｗｔ１及び目標第２の湾曲位置Ｗｔ２として決定する。なお、ここでは駆動比率を１とした場合で説明している。【００５８】
そして、ＣＰＵ５ａは、第１の湾曲部１６Ａと第２の湾曲部１６Ｂをそれぞれ目標第１の湾曲位置Ｗｔ１及び目標第２の湾曲位置Ｗｔ２に湾曲駆動する制御を行う。  なお、スイッチ７５ａにより駆動比率を変更すると、目標第１の湾曲位置Ｗｔ１及び目標第２の湾曲位置Ｗｔ２の位置を変更できる。
第１の湾曲部１６Ａと第２の湾曲部１６Ｂの湾曲形状で説明すると、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）のようになる。  
例えば、図１８（Ａ）に示すように第１の湾曲部１６Ａのみで湾曲駆動した場合には、第１の湾曲部１６Ａを湾曲駆動させ過ぎてしまう場合がある。この状態では、Ｓ状結腸６７の深部側への挿入が困難になる。【００５９】
このような場合には、湾曲起動スイッチ７４をＯＮにすることにより、第１の湾曲部１６Ａと第２の湾曲部１６Ｂとを同じ目標湾曲位置としての湾曲半径（屈曲半径）となる図１８（Ｂ）に示すように湾曲駆動することができる。  
図１８（Ｂ）に示す状態に設定すると、Ｓ状結腸６７の深部側への挿入がし易い状態になる。  
このように、本実施形態によれば、第１の湾曲部１６Ａと第２の湾曲部１６Ｂを同時に湾曲駆動し、その際の駆動比率を可変設定することができるようにしているので、特開２００６−１１６２８９号公報で、第１の湾曲部１６Ａのみで湾曲駆動するような場合よりも、挿入部位に適した湾曲駆動ができる。 
また、上述した実施形態を部分的に組み合わせる等して構成される実施形態等も本発明に属する。【００６０】
本出願は、２００９年９月３０日に日本国に出願された特願２００９−２２８０２５号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年2月8日(2011.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の内視鏡装置は、先端側に湾曲自在の湾曲部が設けられた挿入部と、
前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動部と、
前記挿入部の挿入形状を挿入形状情報として検出する挿入形状検出部と、
前記挿入形状情報に基づき前記挿入部の屈曲状態を屈曲情報として検出する屈曲状態検出部と、
前記屈曲状態検出部によって検出された前記屈曲情報より前記湾曲部を湾曲駆動させるための平面を推定する演算をする平面演算部と、
前記平面に沿って前記湾曲駆動部を湾曲駆動させる湾曲制御部と、
を具備することを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に湾曲自在な湾曲部が設けられた挿入部と、
前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動部と、
前記挿入部の挿入形状を挿入形状情報として検出する挿入形状検出部と、
前記挿入形状情報に基づき前記挿入部の屈曲状態を屈曲情報として検出する屈曲状態検出部と、
前記屈曲状態検出部によって検出された前記屈曲情報より前記湾曲部を湾曲駆動させるための平面を推定する演算をする平面演算部と、
前記平面に沿って前記湾曲駆動部を湾曲駆動させる湾曲制御部と、
を具備することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記湾曲制御部は、前記平面の情報を利用して前記湾曲部を前記平面に平行に湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
さらに、前記湾曲部における所定の湾曲方向を基準方位として検出する方位検出部を有し、
前記湾曲制御部は、推定した前記平面の情報と前記基準方位の情報に基づいて前記湾曲部を前記平面に平行に湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
前記湾曲制御部は、さらに前記挿入部の先端付近に、前記挿入部の軸方向を法線方向とする仮想平面を設定し、該仮想平面と前記平面との交差点を算出すると共に、該交差線が前記基準方位となす角度を算出することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記湾曲制御部は、前記湾曲部における現在の湾曲位置から前記角度の方向を、前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動方向に決定し、前記角度の方向に前記湾曲部を湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記湾曲制御部は、前記平面における前記挿入部の先端側の屈曲した屈曲方向と逆方向に前記湾曲部を湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記湾曲制御部は、前記平面が含まれる前記挿入部の先端側における該挿入部の長手方向に沿って取得した複数の座標に対しての主成分分析を実施して前記平面を推定することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記湾曲制御部は、前記平面が含まれる前記挿入部の先端側における該挿入部の長手方向に沿って取得した複数の座標に対しての主成分分析を実施して前記平面を推定することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記湾曲制御部は、前記平面が含まれる前記挿入部の先端側における該挿入部の長手方向に沿って取得した複数の座標に対しての主成分分析を実施して前記平面を推定することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記湾曲制御部は、前記平面における前記挿入部の先端側の屈曲した屈曲方向と逆方向に前記湾曲部を湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項９に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記挿入部の先端側には前記湾曲部の基端に第２の湾曲部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
前記湾曲制御部は、前記湾曲部の湾曲駆動の制御状態に追従するように前記第２の湾曲部を湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
湾曲自在の湾曲部が設けられた挿入部の先端側が管状体腔内における屈曲した屈曲形状に沿って挿入された際の前記挿入部の先端側を含む屈曲平面を推定する屈曲平面推定ステップと、
前記挿入部の先端付近に、前記挿入部の先端側の軸方向を法線方向とした仮想平面を設定する仮想平面設定ステップと、
前記屈曲平面及び前記仮想平面との交差線に基づき、前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動方向を決定する湾曲駆動方向決定ステップと、
を具備することを特徴とする湾曲駆動制御方法。
【請求項１４】
前記屈曲平面推定ステップは、前記屈曲形状に沿って挿入された前記挿入部の先端側における複数の座標位置に対する主成分分析を用いて互いに直交する３つの主成分方向を推定した推定結果から、前記屈曲平面を推定することを特徴とする請求項１３に記載の湾曲駆動制御方法。
【手続補正書】
【提出日】平成23年5月30日(2011.5.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の内視鏡装置は、先端側に湾曲自在な湾曲部が設けられた挿入部と、
前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動部と、
挿入部の挿入形状を挿入形状情報として検出する挿入形状検出部と、
前記挿入形状情報に基づき、屈曲した管状体腔内に挿入された前記挿入部が、前記管状体腔の屈曲部位において屈曲された屈曲位置を屈曲位置情報として算出する屈曲位置算出部と、
前記屈曲位置情報と前記挿入形状情報に基づき、前記屈曲位置を基準に前記挿入部の屈曲姿勢を屈曲状態情報として算出する屈曲状態算出部と、
前記屈曲状態情報に基づき、前記管状体腔の屈曲部位が直線状態となるように前記湾曲部を駆動させる湾曲駆動平面を湾曲駆動平面情報として算出する湾曲駆動平面算出部と、
前記屈曲状態情報と前記湾曲駆動平面情報に基づき、前記湾曲駆動平面上における前記挿入部の屈曲方向を屈曲方向情報として算出する屈曲方向算出部と、
前記屈曲状態情報に基づき、前記屈曲方向と逆方向を湾曲駆動方向として前記湾曲駆動平面上において前記湾曲部を駆動させる制御信号を前記湾曲駆動部に出力する制御部と、
を具備することを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の湾曲駆動制御方法は、湾曲自在の湾曲部が設けられた挿入部の先端側が管状体腔内における屈曲した屈曲形状に沿って挿入された際の前記挿入部の先端側を含む屈曲平面を推定する屈曲平面推定ステップと、
前記挿入部の先端付近に、前記挿入部の先端側の軸方向を法線方向とした仮想平面を設定する仮想平面設定ステップと、
前記屈曲平面及び前記仮想平面との交差線が前記湾曲部における所定の湾曲方向となす角度に基づき、前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動方向を決定する湾曲駆動方向決定ステップと、
を具備することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に湾曲自在な湾曲部が設けられた挿入部と、
前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動部と、
挿入部の挿入形状を挿入形状情報として検出する挿入形状検出部と、
前記挿入形状情報に基づき、屈曲した管状体腔内に挿入された前記挿入部が、前記管状体腔の屈曲部位において屈曲された屈曲位置を屈曲位置情報として算出する屈曲位置算出部と、
前記屈曲位置情報と前記挿入形状情報に基づき、前記屈曲位置を基準に前記挿入部の屈曲姿勢を屈曲状態情報として算出する屈曲状態算出部と、
前記屈曲状態情報に基づき、前記管状体腔の屈曲部位が直線状態となるように前記湾曲部を駆動させる湾曲駆動平面を湾曲駆動平面情報として算出する湾曲駆動平面算出部と、
前記屈曲状態情報と前記湾曲駆動平面情報に基づき、前記湾曲駆動平面上における前記挿入部の屈曲方向を屈曲方向情報として算出する屈曲方向算出部と、
前記屈曲状態情報に基づき、前記屈曲方向と逆方向を湾曲駆動方向として前記湾曲駆動平面上において前記湾曲部を駆動させる制御信号を前記湾曲駆動部に出力する制御部と、
を具備することを特徴とする内視鏡装置。
【請求項２】
前記湾曲制御部は、前記湾曲駆動平面の情報を利用して前記湾曲部を前記湾曲駆動平面に平行に湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項３】
さらに、前記湾曲部における所定の湾曲方向を基準方位として検出する方位検出部を有し、
前記湾曲制御部は、推定した前記湾曲駆動平面の情報と前記基準方位の情報に基づいて算出される前記湾曲駆動平面と前記基準方位とがなす角度に基づき、前記基準方位から前記角度をなす方向に前記湾曲部を前記湾曲駆動平面に平行に湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項４】
さらに、前記湾曲部における所定の湾曲方向を基準方位として検出する方位検出部を有し、
前記湾曲制御部は、さらに前記挿入部の先端付近に、前記挿入部の軸方向を法線方向とする仮想平面を設定し、該仮想平面と前記湾曲駆動平面との交差線を算出すると共に、該交差線が前記基準方位となす角度を算出することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項５】
前記湾曲制御部は、前記湾曲部における現在の湾曲位置から前記角度の方向を、前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動方向に決定し、前記角度の方向に前記湾曲部を湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の内視鏡装置。
【請求項６】
前記湾曲制御部は、前記湾曲駆動平面における前記挿入部の先端側の屈曲した屈曲方向と逆方向に前記湾曲部を湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の内視鏡装置。
【請求項７】
前記湾曲制御部は、前記平面が含まれる前記挿入部の先端側における該挿入部の長手方向に沿って取得した複数の座標に対しての主成分分析を実施して前記湾曲駆動平面を推定することを特徴とする請求項１に記載の内視鏡装置。
【請求項８】
前記湾曲制御部は、前記平面が含まれる前記挿入部の先端側における該挿入部の長手方向に沿って取得した複数の座標に対しての主成分分析を実施して前記湾曲駆動平面を推定することを特徴とする請求項２に記載の内視鏡装置。
【請求項９】
前記湾曲制御部は、前記湾曲駆動平面が含まれる前記挿入部の先端側における該挿入部の長手方向に沿って取得した複数の座標に対しての主成分分析を実施して前記湾曲駆動平面を推定することを特徴とする請求項３に記載の内視鏡装置。
【請求項１０】
前記湾曲制御部は、前記湾曲駆動平面における前記挿入部の先端側の屈曲した屈曲方向と逆方向に前記湾曲部を湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項９に記載の内視鏡装置。
【請求項１１】
前記挿入部の先端側には前記湾曲部の基端に第２の湾曲部が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の内視鏡装置。
【請求項１２】
前記湾曲制御部は、前記湾曲部の湾曲駆動の制御状態に追従するように前記第２の湾曲部を湾曲駆動する制御を行うことを特徴とする請求項１１に記載の内視鏡装置。
【請求項１３】
湾曲自在の湾曲部が設けられた挿入部の先端側が管状体腔内における屈曲した屈曲形状に沿って挿入された際の前記挿入部の先端側を含む屈曲平面を推定する屈曲平面推定ステップと、
前記挿入部の先端付近に、前記挿入部の先端側の軸方向を法線方向とした仮想平面を設定する仮想平面設定ステップと、
前記屈曲平面及び前記仮想平面との交差線が前記湾曲部における所定の湾曲方向となす角度に基づき、前記湾曲部を湾曲駆動する湾曲駆動方向を決定する湾曲駆動方向決定ステップと、
を具備することを特徴とする湾曲駆動制御方法。
【請求項１４】
前記屈曲平面推定ステップは、前記屈曲形状に沿って挿入された前記挿入部の先端側における複数の座標位置に対する主成分分析を用いて互いに直交する３つの主成分方向を推定した推定結果から、前記屈曲平面を推定することを特徴とする請求項１３に記載の湾曲駆動制御方法。
【国際調査報告】
2011040104.tif 000022
2011040104.tif 000023
2011040104.tif 000024
2011040104.tif 000025